1.1 冲天炉技术

冲天炉仍稳居铸铁熔炼设备之首，至今仍担负着80%,以上重量的铸铁件的熔炼任务。建国50多年来， 我国的冲天炉技术得到了快速的发展。在早期，我国铸造行业沿用原苏联的直筒形三排大风口冷风冲天炉，经过多年来的生产实践，结合我国具体情况，改进和创造了多种冲天炉炉型，如曲线炉膛多排小风口热风冲天炉，倒置大排距两排风口冲天炉，中央送风冲天炉排交叉风口冲天炉，旋转进风冲天炉，卡腰冲天炉，无炉衬水冷冲天炉等。其它特种炉和煤粉化铁炉，天然气化铁炉，国内也有过研究和应用，但使用还不普遍。尤其20世纪70年代以后，符合我国特点的炉型和熔炼技术已逐渐完善和成熟，形成了独具我国特色的多排小风口和两排大间距冲天炉系列。在操作技术上，从一度追求低焦耗到重视铁水质量，进而讲求提高技术经济、劳动卫生和环境保护的综合指标，逐步正确地开发应用了从炉料处理、修炉、烘炉到配加料、鼓风、炉况控制、铁检验等全过程的操作技术。国外铸铁件生产中，熔炼时普遍采用铸造用焦，热风冲天炉和双联熔炼应用普遍，冲天炉富氧送风、除湿送风已得到应用，铁液温度高于1500度。国内铸铁件生产中，熔炼时铸造焦应用比例不足1%，热风炉和双联熔炼应用很少，富氧和除湿送风已经开始研究，出炉铁液温度大多为1400度左右。在比较短的历程中，我们在冲天炉理论研究、炉子结构、修炉材料、送风系统、热能利用、强化底焦燃烧、炉内气氛调整控制、铁水炉前检验、消烟除尘、非焦炭化铁、配料及熔炼过程计算机优化控制等诸多方面都取得了可喜的成绩。冲天炉技术的进步是我国铸造业实现现代化的重要方面。50多年来，我们已经走出了一条独具特色的冲天炉技术发展的成功之路，在我国的具体条件下发展了冲天炉理论和生产实践。冲天炉熔炼的质量和效益与生产规模及炉子容量有密切的关系。从产业结构方面看，我国的相关企业追求小而全、大而全的生产结构，致使国内至今冲天炉林立，其中3t/h以下的小型冲天炉占大多数，由此而造成的资源浪费和环境污染已是不容忽视的问题。随着我国企业股份制和集团化的发展，将为专业化铸造厂的发展提供必要条件，但从我国多种所有制长期并存的经济结构来看，铸造厂大、中、小规模长期并存的格局也是必然的。5t/h以下中小型冲天炉还将长期占有大多数比例。因此，以提高操作技术为主，开发、推广低能耗、少污染的冲天炉及其熔炼工艺是我国冲天炉发展的总趋势。冲天炉的发展是围绕着提高性能、提高生产率、降低消耗、改善操作、减少污染进行的。冲天炉性能主要体现在碳的燃烧、炉料的加热和冶金过程三方面。随着铸铁生产批量的扩大和对铸造生产率及铸件质量要求的提高，冲天炉容量也不断地增大。大容量的冲天炉熔炼状况更稳定，无论技术上还是经济上都比小炉子更具优势。因此，在单一品种大批量生产中，用一台大容量炉子取代多台小炉子是合理的。在国际上，冲天炉最新发展主要为等离子体冲天炉、无焦冲天炉、新型回转熔炼炉我国铸铁业布局分散、企业规模小，生产的社会化水平低，技术水平不等，技术成果的生产转化率低。而冲天炉作为其基础工艺设施，更是集中体现了这些特点，大量低水平运行的小冲天炉造成的环境污染、资源浪费和低质铸件是不言而喻的。在操作技术方面，由于长期以来自动化程度低，人工操作技术得以深入的发展。炉子的熔炼状态对操作者的依赖很大，致使冲天炉的熔炼水平差别很大， 甚至同一台炉子也会因为操作人员状态的变化和更换操作者，而出现熔炼水平的波动。实现冲天炉操作的智能化、自动化才能从根本上避免操作者的随机不良影响，使冲天炉按最佳状态稳定运行。我国冲天炉自动化研究起步虽晚，但进展较快，在自动优化配料、上料、熔炼过程优化控制方面取得了一些实用成果，使我国冲天炉的自动化操作水平提高了一大步，缩短了与世界先进水平的差距。加入WTO将在我们面前展现一个竞争激烈的世界铸件市场。我们不但要保持铸铁件生产大国的地位，还要成为铸铁件生产的强国。因此，冲天炉熔炼的发展将围绕强化管理、促进技术改造、提高规模效益进行。我国冲天炉技术的发展方向主要有以下若干方面：